一種煤礦用防爆變頻器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板、殼體維護框體及門體組成的防爆殼體，所述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，所述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板上，所述散熱器基板的外部自散熱器基板向外延伸并列設(shè)置有多個散熱翅片，在各散熱翅片之間均設(shè)置有散熱間隙。使用壽命長，散熱均勻，散熱效率高。本發(fā)明的一個散熱循環(huán)為：IGBT-導熱硅脂-基板-散熱翅片。傳遞環(huán)節(jié)少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過程不存在氣液形態(tài)變化，因此傳熱迅速。紫銅散熱翅片導熱效率高，相同時間內(nèi)可以向空氣中傳遞更多熱量。
【專利說明】一種煤礦用防爆變頻器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變頻器，特別涉及一種煤礦專用防爆變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著低壓交流變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟和完善，通用變頻器得到了迅速廣泛的應 用。但是有的時候，由于工況的特殊性，通用變頻器則顯得捉襟見肘了，比如說：煤礦井下膠 帶運輸機、提升絞車、風機、刮板運輸機等需要調(diào)速的電機拖動設(shè)備，以及化學廠的部分設(shè) 備，就是其中一例。防爆變頻器就是為這些比較特殊的工況而研制的由于防爆變頻器具有 防塵、防潮、防爆等優(yōu)點，它主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業(yè)。
[0003] 礦用防爆變頻器的主要發(fā)熱單元是整流功率單元（IGBT)和逆變功率單元 (IGBT)。整流功率單元與逆變功率單元使用相同的散熱裝置。
[0004] 目前，礦用防爆變頻器的主要散熱裝置為熱管散熱器。根據(jù)不同功率等級變頻器 的IGBT的發(fā)熱量來選擇對應熱管散熱器的型號和數(shù)量。
[0005] 傳統(tǒng)熱管散熱器與防爆變頻器的連接方式軸向圖如圖1所示，傳統(tǒng)熱管散熱器與 IGBT的貼合關(guān)系如圖2所示。
[0006] 圖1與圖2中，IGBT作為主要發(fā)熱元件，工作時產(chǎn)生大量熱量，熱量通過導熱硅脂 傳遞至熱管散熱基板，再由基板傳遞給鑲嵌在基板內(nèi)的熱管，熱管內(nèi)的冷媒吸熱氣化，沿向 上傾斜的管道上升同時通過散熱翅片散熱并上升至散熱翅片處，氣化的冷媒將熱量傳遞給 散熱翅片，散熱溫度降低后的冷媒重新凝結(jié)成液體，在重力的作用下回流至基板內(nèi)，從而完 成散熱。由于空氣自然流通及風機做功，散熱翅片將熱量散發(fā)到空氣中，完成一次散熱循 環(huán)。如需散熱量過大，可輔以風機加大翅片周圍空氣的流量，從而增大散熱效率。
[0007] 傳統(tǒng)變頻器的散熱方式是以上兩圖所示的熱管散熱，這種散熱方式簡單有效，但 同時伴隨著諸多問題。
[0008] 1.散熱效率低下。如上所述，一次散熱循環(huán)需要經(jīng)過IGBT-導熱硅脂-散熱基 板-熱管-冷媒-液\氣\液轉(zhuǎn)換，才能將熱量傳遞給冷媒發(fā)散到空氣中，整個散熱過程 環(huán)節(jié)多，不同環(huán)節(jié)熱阻不同導致散熱效率可以散發(fā)的熱量逐環(huán)節(jié)遞減，且冷媒需要經(jīng)過液 化-氣化-液化三個階段，速度較慢，另外由于且冷媒比熱容相對較小，因此每次氣液轉(zhuǎn)換 所能帶走的熱量不多導致整個系統(tǒng)反應速度不高，導致散熱效率低下。
[0009] 2.散熱不均。熱管散熱主要通過經(jīng)過抽真空處理的熱管內(nèi)的冷媒的液-氣-液狀 態(tài)變換散熱，所以熱管在熱管基板上的分布以及每根熱管內(nèi)冷媒的量，在實際的生產(chǎn)過程 中的一致性很難把握，會導致熱管不同區(qū)域的散熱效率有差別，從而導致安裝在同一熱管 上的不同的半導體功率器件散熱條件不同，會導致部分半導體功率器件工作不正常而產(chǎn)生 故障。由于IGBT在散熱基板上分布不均，普通材質(zhì)的散熱基板無法將IGBT產(chǎn)生的熱量迅 速擴散到基板其他部分，導致IGBT周邊溫度過高，熱管無法充分散熱，其他部分溫度不高， 熱管內(nèi)的冷媒吸收不到熱量，導致散熱不均。
[0010] 3.管殼腐蝕。熱管內(nèi)的冷媒大部分為易氣化的液體(液氨等)，冷媒對熱管管壁有 腐蝕性，經(jīng)過長時間工作后，使熱管管壁變薄甚至泄漏，熱管散熱器泄漏后基本失去散熱能 力。
[0011] 4.容易形成氣塞。由于冷媒在高溫下會與管壁進行化學反應，或冷媒在高溫下發(fā) 生分解，生成不凝性氣體，不凝性氣體一直滯留在熱管上部翅片處，使氣化的冷媒無法與翅 片完成熱交換，嚴重降低熱管散熱效率。
[0012] 5.熱管散熱器體積龐大。為滿足散熱效率，熱管散熱器的散熱翅片之間間距比較 大，需散熱量大時且需要另外加裝軸流式散熱風機，使成本進一步升高，體積更加龐大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成 本低廉、體積更小、散熱效率更高且不存在腐蝕及氣塞的煤礦用防爆變頻器。
[0014] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種煤礦用防爆變頻器，包括 由殼體后板、殼體維護框體及門體組成的防爆殼體，所述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，所 述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板 上，所述散熱器基板的外部自散熱器基板向外延伸并列設(shè)置有多個散熱翅片，在各散熱翅 片之間均設(shè)置有散熱間隙。
[0015] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱翅片與散熱器基板一體成型設(shè)置。
[0016] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱翅片沿散熱器基板的長度方向垂直于散熱器 基板向外延伸設(shè)置。
[0017] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述殼體后板上設(shè)置有增強散熱間隙內(nèi)空氣流動的散 熱風機。
[0018] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱風機的出風口與散熱間隙平行設(shè)置。
[0019] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述整流功率單元設(shè)置有與散熱器基板固定連接的螺 栓孔，在整流功率單元與散熱器基板之間設(shè)置有提高導熱效率的導熱硅脂層。
[0020] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述殼體后板周圍設(shè)置有與殼體維護框體固定連接的 螺栓孔。
[0021] 上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱器基板與散熱翅片采用紫銅材料制成。
[0022] 本發(fā)明煤礦用防爆變頻器的優(yōu)點是：成本降低。熱管散熱器由于熱管需要使用耐 腐蝕材料，以及散熱翅片加工難度高等原因，價格較高。紫銅散熱翅片式散熱器無需考慮 冷媒與散熱器相容問題，僅有紫銅及散熱翅片兩部分組成，因此加工難度低，且材料價格便 且。
[0023] 1)使用壽命長。由于不存在液體冷媒，因此不存在腐蝕問題，散熱器使用壽命僅取 決于抗形變能力。
[0024] 2)散熱均勻。本發(fā)明的散熱基板采用紫銅材料，IGBT產(chǎn)生的熱量可迅速由投影面 向基板四周迅速擴散，單位長度內(nèi)，紫銅材料的不同位置溫差小，因此IGBT產(chǎn)熱可以均勻 地散發(fā)到散熱翅片上。
[0025] 3)散熱效率高。本發(fā)明的一個散熱循環(huán)為：IGBT_導熱硅脂層-基板-散熱翅片。 傳遞環(huán)節(jié)少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過程不存在氣液形態(tài)變化，因此傳熱迅 速。紫銅散熱翅片導熱效率高，相同時間內(nèi)可以向空氣中傳遞更多熱量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為傳統(tǒng)熱管散熱器與防爆變頻器連接方式示意圖； 圖2為傳統(tǒng)熱管散熱器與IGBT的連接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明散熱器基板與散熱翅片相連接的結(jié)構(gòu)放大圖； 圖5為本發(fā)明散熱器基板、散熱翅片與IGBT的連接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖5中I部分的局部結(jié)構(gòu)放大圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明； 如圖3、4、5、6所示，一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板1、殼體維護框體2及門 體3組成的防爆殼體4,所述防爆殼體4內(nèi)設(shè)置整流功率單元5,所述殼體后板1上設(shè)置有 部分伸入防爆殼體4內(nèi)的散熱器基板6,整流功率單兀5固定于伸入防爆殼體4內(nèi)的散熱器 基板6上，所述散熱器基板6的外部自散熱器基板6向外延伸并列設(shè)置有多個散熱翅片7， 在各散熱翅片7之間均設(shè)置有散熱間隙8。
[0028] 為提高散熱效果，增強熱傳遞效率，所述散熱翅片7與散熱器基板6 -體成型設(shè) 置，散熱器基板6與散熱翅片7采用散熱均勻的紫銅材料制成。所述散熱翅片7沿散熱器 基板6的長度方向垂直于散熱器基板6向外延伸設(shè)置，即各散熱翅片7均水平層疊設(shè)置，便 于通風，當然，散熱翅片7也可以垂直于水平方向設(shè)置。為增強散熱效率，在所述殼體后板 1上設(shè)置有增強散熱間隙8內(nèi)空氣流動的散熱風機9。為使得散熱翅片7能夠更快的將整 流功率單元5所產(chǎn)生的熱量散發(fā)，散熱風機9的出風口與散熱間隙8平行設(shè)置。整流功率 單元5設(shè)置有與散熱器基板6固定連接的螺栓孔，在整流功率單元5與散熱器基板6之間 設(shè)置有提高導熱效率的導熱硅脂層。所述殼體后板1的周圍設(shè)置有與殼體維護框體2固定 連接的螺栓孔10。散熱器基板6的周圍同樣設(shè)置有與殼體后板1固定連接的螺栓孔11，二 者可通過螺栓常規(guī)可拆卸式連接。
[0029] 本發(fā)明產(chǎn)品的散熱過程如下：IGBT運行產(chǎn)熱后，由導熱硅脂層將熱量傳遞給紫銅 散熱器基板6,散熱器基板6將熱量直接傳遞給散熱翅片7,在空氣自然流通和軸流式散熱 風機的作用下，將熱量散發(fā)到空氣中。
[0030] 當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】 的普通技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發(fā)明 的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板、殼體維護框體及門體組成的防爆殼體，所 述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，其特征在于：所述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體 內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板上，所述散熱器基板的外部自散熱器基 板向外延伸并列設(shè)置有多個散熱翅片，在各散熱翅片之間均設(shè)置有散熱間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述散熱翅片與散熱器基板 一體成型設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述散熱翅片沿散熱器基板 的長度方向垂直于散熱器基板向外延伸設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述殼體后板上設(shè)置有 增強散熱間隙內(nèi)空氣流動的散熱風機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述散熱風機的出風口與散 熱間隙平行設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述整流功率單元設(shè)置有與 散熱器基板固定連接的螺栓孔，在整流功率單元與散熱器基板之間設(shè)置有提高導熱效率的 導熱硅脂層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述殼體后板周圍設(shè)置有與 殼體維護框體固定連接的螺栓孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是：所述散熱器基板與散熱翅片 采用紫銅材料制成。
【文檔編號】H02M1/00GK104113188SQ201410364851
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】孫永亮, 呂洪章 申請人:青島威控電氣有限公司